Теорема косинусов: тренируемся к ЕГЭ математика профиль

Что вообще такое теорема косинусов и зачем она нужна

Теорема косинусов — это способ точно вычислить неизвестную сторону треугольника, если заданы две другие и угол между ними. По той же формуле можно определить сам угол, когда известны все три стороны.  

Смысл прост: одна сторона связана с двумя другими через их квадраты и косинус угла между ними. Никакой магии, только четкая зависимость. 

Для профильного ЕГЭ это не «дополнительная опция», а рабочий инструмент. Он нужен в задачах, где встречаются наклонные отрезки, диагонали, расстояния между точками или углы, которые не видно напрямую. 

Если держать под рукой обе формы теоремы — для стороны и для косинуса угла, то многие задачи решаются быстрее. А риск просадить баллы из-за лишних преобразований заметно снижается. 

Как запомнить формулу и не путаться в обозначениях

Чаще всего ошибки появляются из-за путаницы между сторонами и соответствующими углами. Простое правило снимает половину проблем: каждая сторона расположена строго напротив своего угла. В стандартной записи это выглядит так: a напротив A, b напротив B, c напротив C. Тогда формула принимает понятный вид: c² = a² + b² − 2ab·cosC.

Эта запись сразу показывает логику. При тупом косинус отрицателен, поэтому вычитание превращается в прибавление, и сторона c выходит длиннее. При остром угле, наоборот. Формула действительно отражает геометрию треугольника, а не просто выполняет вычисления.

Если тяжело удерживать в голове структуру, помогает короткий приём: «квадрат стороны напротив угла — это сумма квадратов двух других с поправкой на косинус». Такой небольшой «якорь» делает формулу заметно проще и снижает риск перепутать буквы в задаче. Мнемоники — это не обходной путь, а нормальный инструмент обучения. 

Связь с теоремой Пифагора и тригонометрией

Если угол равен 90°, косинус обнуляется, теорема косинусов превращается в теорему Пифагора. Простое, но гениальное наблюдение. Именно из-за этого иногда говорят, что пифагорова теорема — частный случай косинусной. Мне нравится думать, что Пифагор просто «играл в легкой лиге», а остальное пространство оставил своим последователям. 

А еще можно выводить формулы для нахождения косинуса угла: cosC = (a² + b² − c²) / (2ab). Эту запись действительно нужно знать наизусть: она постоянно встречается в задачах, где данные только стороны.

Например, если у треугольника стороны 5, 7, 9, то достаточно подставить числа и угол C вычисляется напрямую. Ошибки чаще всего возникают из-за пропавшей двойки, перепутанных знаков или неверных квадратов. 

Чтобы этого избежать, помогает короткая проговорка: «сумма двух квадратов минус третий, делим на два произведения». Такое проговаривание снижает вероятность арифметических промахов, упрощает проверку решения. 

Типичные ошибки и как их избежать

Чаще всего ошибки появляются по четырем причинам.

• Неверно выбирают угол: формула косинусов работает только тогда, когда угол действительно лежит между двумя используемыми сторонами.

• Неправильный знак: при тупом угле косинус отрицателен, если забыть об этом, результат сразу уходит «в другую сторону».

• Не проверяют, возможен ли сам треугольник. Условия вида «сумма двух сторон больше третьей». Обязательная проверка перед расчетами.

• Преждевременное округление. Лучше довести вычисления до конца и округлять только финальный ответ.

И ещё один практический прием, который отлично работает. На подготовке к ЕГЭ один ученик стабильно терял баллы в геометрии, потому что решал «в уме». 

Мы ввели правило: перед формулой он обязан набросать чертеж, пусть даже схематичный. После этого количество ошибок резко упало. Такой подход универсален: короткий рисунок помогает зафиксировать расположение, не терять логику задачи.

Практика и стратегия при решении задач

Чтобы уверенно пользоваться теоремой косинусов, нужно пройти через разные типы задач: определение углов, вычисление сторон и применение формулы в составных задачах, где исходная фигура (например, четырехугольник или многоугольник с окружностью) сначала разбивается на треугольники. Именно в этих строительных блоках работает теорема косинусов.

Оптимальный старт — классические задания из открытого банка ФИПИ. Они дают базовую «механику», которую полезно довести до автоматизма. Но важно не просто подставлять числа, а понимать, почему именно эта формула подходит в конкретном случае. Осознанный выбор инструмента всегда работает лучше, чем механическая привычка.

Хороший тренировочный метод — смотреть на условие и мысленно определять, какая формула подходит: синусы, косинусы или Пифагор. Это быстро развивает математическую интуицию. Дополнительно можно решить несколько задач с разбором на подготовке к ЕГЭ. Пошаговые объяснения помогают запомнить структуру формулы, научиться применять её уверенно и без случайных ошибок.

Маленькая инструкция перед экзаменом

Рабочий план подготовки выглядит так. Сначала освежи базовые тригонометрические формулы. Без них теорема косинусов ощущается «бессвязно».

Затем разберись минимум с пятью задачами разного уровня. От прямых подстановок до примеров, где нужно аккуратно выбрать нужный угол. К каждому примеру сделай небольшой чертёж, он лучше любых мнемоник фиксирует структуру треугольника.

В день экзамена не пытайся наверстать упущенное: достаточно пролистать конспект и восстановить опорные шаги. Когда формула используется уверенно, задачи на треугольники перестают пугать. Остается только логика и аккуратность. Со временем понимание становится настолько устойчивым, что объяснить эту теорему другим уже легко, спокойно.